ارزیابی منابع آب زیر زمینی با استفاده از داده های ثقل سنجی ماهواره ای GRACE (مطالعه موردی: خراسان رضوی)

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

doi
چکیده

تعیین تغییرات ذخیره آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک موضوعی حیاتی به منظور مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب زیرزمینی می‌باشد. ماهواره GRACE با بهره‌گیری از تغییرات میدان گرانش زمین، تغییرات ذخیره آب را با قدرت تفکیک مکانی 1 درجه تولید می‌نماید. در این پژوهش سعی شد تا در دو پیکسل یک درجه مربعی از استان خراسان رضوی که شامل کل مساحت و یا بخش‌هایی از 6 آبخوان می‌باشند، با استفاده از داده‌های چهار مرکز پردازش اطلاعات ماهواره GRACE به نام‌های CENS، CSR، GFZ و JPL ، تغییرات سطح آب زیرزمینی ماهانه در بازه زمانی آگوست 2002 تا ژوئن 2016 مورد ارزیابی قرار گیرد. بهره‌گیری از مقادیر موجودیت آب زمین (TWS) تولید شده از داده‎های ماهواره GRACE، به همراه داده‌های رطوبت خاک، آب معادل برف و آب ذخیره شده در تاج پوشش گیاهان مستخرج از مدل GLDAS، که با رزولوشن مکانی 1 درجه و به صورت ماهانه ارائه می‌گردند، تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی ماهانه را منتج می‌شوند. همچنین یک برآورد تغییرات ماهانه سطح آب زیرزمینی مدل GLDAS و در رزولوشن 0/25 درجه به منظور مقایسه با نتایج داده‌های ماهواره GRACE اخذ شد. داده‌های مشاهداتی که حاوی تغییرات سطح آب زیر زمینی ماهانه از چاه‌های پیزومتری منطقه مطالعاتی می‌باشند، جهت اعتبارسنجی نتایج مورد استفاده قرار گرفته شد. نتایج نشان می‌دهند که داده‌های GRACE(CENS) با 14/315 =RMSE و 645/ 12 = MAEدر واحد سانتی‌متر ضعیف‌ترین تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی را ارائه داده‌اند. در حالی که داده‌های GRACE(JPL)، با 5/708 RMSE = و 5/038 = MAE بهترین برآورد را نشان می‌دهند. لازم به بیان است که داده‌های مدل GLDAS با رزولوشن 25/0 درجه کهRMSE آن350 /2 سانتیمتر و MAE برابر 1/826 سانتیمتر می‌باشد، تخمین مناسب‌تری را نسبت به تمام انواع داده‌های GRACE ارائه نمودند. همچنین داده‌های GRACE(CSR) با ارائه یک روند 089 /0 – سانتیمتر در ماه، مطلوب‌ترین پیش‌بینی روند تغییرات ماهانه سطح آب زیرزمینی را نشان داد.